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KR20060046301A - Turbo-machine with radial through-flowed compressor wheel - Google Patents

Turbo-machine with radial through-flowed compressor wheel Download PDF

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KR20060046301A
KR20060046301A KR1020050045946A KR20050045946A KR20060046301A KR 20060046301 A KR20060046301 A KR 20060046301A KR 1020050045946 A KR1020050045946 A KR 1020050045946A KR 20050045946 A KR20050045946 A KR 20050045946A KR 20060046301 A KR20060046301 A KR 20060046301A
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KR
South Korea
Prior art keywords
housing
compressor
fixing part
insert
compressor wheel
Prior art date
Application number
KR1020050045946A
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Korean (ko)
Inventor
발터 어거스틴
토마스 빈터
Original Assignee
맨 비앤드더블유 디젤 악티엔게젤샤프트
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Filing date
Publication date
Application filed by 맨 비앤드더블유 디젤 악티엔게젤샤프트 filed Critical 맨 비앤드더블유 디젤 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 반경 방향으로 관류되는 압축기 휠(3)을 구비하고, 상기 압축기 휠(3)은 베어링 하우징(1)내에 지지된 샤프트(2)상에 수용되며 웜형 유동 채널(9)을 가진 압축기 하우징(8)내에 배치되고, 상기 압축기 휠(3)의 허브(4)의 외부 윤곽(6)과 상기 압축기 하우징(8)의 내부 윤곽(7)은 축방향으로부터 반경 방향으로 방향 전환되는 상기 유동 채널을 형성하고, 상기 압축기 하우징(8)은 외부 나선형 하우징(10)과 내부 하우징 삽입물(12)로 형성되고, 상기 외부 나선형 하우징(10)은 반경 방향 외부로 방향 전환된 상기 유동 채널(9)의 채널 부분(11)을 포함하며 제 1 고정부(18)에 의해 상기 베어링 하우징(1)에 고정되고, 상기 내부 하우징 삽입물(12), 즉 그 내부 윤곽(13)은 상기 압축기 휠(3)의 상기 허브(4)의 상기 외부 윤곽과 함께 축방향으로 연장된 상기 유동 채널(9)의 채널 부분(14)을 형성하며, 상기 나선형 하우징(10)과 상기 압축기 휠(10) 사이에 배치되고 제2 고정부(17)에 의해 상기 나선형 하우징(10)에 고정되는 터보 기계에 관한 것이다. 본 발명에 따라 적어도 상기 외부 나선형 하우징(10) 및/또는 상기 내부 하우징 삽입물(12)이 적어도 5%의 파괴 연신율을 가진 재료로 형성된다. The present invention has a compressor wheel (3) flowing radially through the compressor wheel (3), which is received on a shaft (2) supported in a bearing housing (1) and has a compressor flow channel (9). The flow channel disposed in (8), wherein the outer contour (6) of the hub (4) of the compressor wheel (3) and the inner contour (7) of the compressor housing (8) are diverted from axial to radial direction. And the compressor housing (8) is formed of an outer helical housing (10) and an inner housing insert (12), wherein the outer helical housing (10) of the flow channel (9) is turned radially outward. A channel portion 11 and is fixed to the bearing housing 1 by a first fixing portion 18, the inner housing insert 12, ie its inner contour 13, of the compressor wheel 3. The flow channel 9 extending axially with the outer contour of the hub 4 Forming a channel portion (14), and to the arrangement between the spiral housing 10 and the compressor wheel 10 and by the second fixing portion 17 according to the turbomachine fixed to the spiral housing (10). According to the invention at least the outer helical housing 10 and / or the inner housing insert 12 are formed of a material having a breaking elongation of at least 5%.

Description

반경 방향으로 관류되는 압축기 휠을 가진 터보 기계{TURBO-MACHINE WITH RADIAL THROUGH-FLOWED COMPRESSOR WHEEL}TURBO-MACHINE WITH RADIAL THROUGH-FLOWED COMPRESSOR WHEEL}

도 1은 반경 방향으로 관류되는 압축기 휠을 가진 터보 기계의 단면도. 1 is a cross sectional view of a turbomachine with a compressor wheel radially perfused;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 베어링 하우징 2: 샤프트1: bearing housing 2: shaft

3: 압축기 휠 4: 허브3: compressor wheel 4: hub

5: 블레이드 6: 외부 윤곽5: blade 6: outer contour

7, 13: 내부 윤곽 8: 압축기 하우징7, 13: inner contour 8: compressor housing

9: 유동 채널 10: 나선형 하우징9: flow channel 10: spiral housing

11, 14: 채널 부분 12: 하우징 삽입물11, 14: channel part 12: housing insert

15: 내부 실린더 16: 공동부15: Inner cylinder 16: cavity

17, 18: 고정부 19: 벽17, 18: fixing part 19: wall

20: 피크 21: 갭20: peak 21: gap

22: 이음매 23: 중심점22: seam 23: center point

24: 횡단면24: cross section

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른, 반경 방향으로 관류되는 압축기 휠을 가진 터보 기계에 관한 것이다.The invention relates to a turbomachine with a compressor wheel radially perfused according to the preamble of claim 1.

상기 방식의 터보 기계, 예컨대 터보 과급기의 반경 방향 압축기의 기본적인 구성 및 효율은 공지되어 있기 때문에 여기서는 이것과 관련한 상세한 설명은 하지 않는다. 유럽 특허 공개 제EP 1233 190 A1호는 청구항 1의 전제부에 따른, 반경 방향으로 관류되는 압축기 휠을 가진 터보 기계를 개시하고 있다.The basic construction and efficiency of the radial compressor of a turbomachine of this type, such as a turbocharger, are well known and therefore are not described here in detail. EP 1233 190 A1 discloses a turbomachine with a compressor wheel radially perfused according to the preamble of claim 1.

바람직하지 않은 작동 조건 하에서 오랫동안 작동되면, 이러한 터보 기계의 압축기 휠은 부식, 침식 및 노화에 의해 상당히 약해질 수 있기 때문에, 압축기 휠의 파열을 피할 수 없다. 압축기 휠이 파손된 경우, 즉 휠이 적어도 2개 또는 3개의 큰 부분 조각으로 깨지는 경우, 개별 부분이 심한 원심력에 의해 외부로 날아간다. 이 경우, 파편은 압축기 하우징을 벗어날 수 있다. 그러면, 압축기 휠 블레이드가 완전히 파괴되어 남은 허브 바디가 베어링 하우징과 압축기 하우징 사이에 끼게 된다. 이 때, 허브의 형상에 의해 쐐기 작용이 생기고, 쐐기 작용은 큰 충격 형태의 축력을 하우징에 가한다.When operating under unfavorable operating conditions for a long time, the compressor wheel of such a turbomachine can be significantly weakened by corrosion, erosion and aging, so that rupture of the compressor wheel is inevitable. If the compressor wheel breaks, ie the wheel breaks into at least two or three large piece pieces, the individual parts are blown out by severe centrifugal forces. In this case, the debris may leave the compressor housing. The compressor wheel blade is then completely destroyed so that the remaining hub body is sandwiched between the bearing housing and the compressor housing. At this time, a wedge action occurs due to the shape of the hub, and the wedge action exerts a large impact axial force on the housing.

작은 터보 기계는 비교적 큰 벽 두께 및 강성 하우징 부품에 의해 상기 하중 또는 힘을 안전하게 흡수할 수 있다. 이와는 달리, 큰 터보 기계에서는 하우징 벽 두께가 대개 주조 기술상의 이유로 감소되고, 이로 인해 상기와 같은 응력 시에 재료의 파괴점에 신속히 도달되어 하우징 파괴가 일어날 수 있다. 이때, 압축기 휠의 파편 또는 부분 조각이 터보 기계를 벗어날 수 있고, 이는 현저한 손상을 야기 할 수 있다. 압축기 휠의 파편 또는 부분 조각이 밖으로 나가면, 전체 터보 기계의 소위 격납 안전성이 저하된다. 이것은 피해야 한다.Small turbomachines can safely absorb these loads or forces by relatively large wall thickness and rigid housing parts. In contrast, in large turbomachines, the housing wall thickness is usually reduced for casting technical reasons, which can result in a rapid breakdown of the material at such stresses, leading to housing failure. At this point, debris or fragments of the compressor wheel may leave the turbomachine, which may cause significant damage. If fragments or fragments of the compressor wheel go out, the so-called containment safety of the entire turbomachine is reduced. This should be avoided.

나선형 하우징의 외부에서 추가의 파열 방지 조치를 생략하면서 터보 기계의 격납 안전성을 보장하기 위해, 유럽 특허 공개 제EP 1 233 190 A1호에는 압축기 하우징을 2개의 부분으로, 즉 외부 나선형 하우징과 내부 하우징 삽입물로 형성하고, 상기 내부 하우징 삽입물을 가요성 고정부를 통해 외부 나선형 하우징에 장착하는 것이 개시되어 있다. 하우징 삽입물을 나선형 하우징에 고정시키는 가요성 고정부는 터보 기계의 베어링 하우징에 대한 압축기 하우징, 즉 외부 나선형 하우징의 강성 고정부보다 낮은 파손 안전성을 갖도록 형성된다. 이로 인해, 유럽 특허 공개 제EP 1 233 190 A1호에 따른 선행 기술에서는 파열된 회전 휠의 파편 또는 부분 조각이 밖으로 나가는 것을 확실하게 방지할 수 있는 "변형 가능 영역"을 가진 나선형 하우징이 제공된다. 파열된 압축기 휠의 파편의 운동 에너지가 터보 기계 내부에서 완전히 변형 에너지 및 열로 변환될 수 있다.In order to ensure the containment safety of the turbomachine while omitting additional burst protection measures on the outside of the helical housing, EP 1 233 190 A1 discloses a compressor housing in two parts, namely an outer helical housing and an inner housing insert. And mounting the inner housing insert to the outer helical housing via a flexible fixing. The flexible fixing for securing the housing insert to the helical housing is formed to have a lower breakdown safety than the compressor housing, ie the rigid fixing of the outer helical housing, to the bearing housing of the turbomachine. For this reason, the prior art according to EP 1 233 190 A1 provides a helical housing with a "deformable area" which can reliably prevent debris or partial pieces of the ruptured rotating wheel from going out. The kinetic energy of the fragments of the ruptured compressor wheel can be completely converted into strain energy and heat inside the turbomachine.

유럽 특허 공개 제EP 1 233 190 A1호에 따른 터보 기계에서는 외부 나선형 하우징에 대한 내부 하우징 삽입물의 가요성 고정부가 에너지 흡수 동안 고장나서, 내부 하우징 삽입물이 축 방향으로 가속될 위험이 있다. 축 방향으로 볼 때 하우징 삽입물 앞에 배치된 부품, 예컨대 소음기는 상기 상태에서 파괴될 수 있다. 이 경우, 압축기 휠의 파편 또는 부분 조각이 밖으로 빠져나갈 수 있어 터보 기계의 격납 안전성이 더 이상 보장되지 않는다.In a turbomachine according to EP 1 233 190 A1, there is a risk that the flexible fixture of the inner housing insert against the outer helical housing breaks during energy absorption, causing the inner housing insert to accelerate in the axial direction. A component, such as a muffler, disposed in front of the housing insert when viewed in axial direction can be destroyed in this state. In this case, debris or fragments of the compressor wheel may be pulled out and the containment safety of the turbomachine is no longer guaranteed.

본 발명의 과제는 높은 격납 안전성을 가진, 반경 방향으로 관류되는 압축기 휠을 가진 터보 기계를 형성하는 것이다.The object of the present invention is to form a turbomachine with a compressor wheel radially perfused with high containment safety.

상기 과제는 청구항 1에 따른, 반경 방향으로 관류되는 압축기 휠을 가진 터보 기계에 의해 해결된다. 본 발명에 따라 적어도 외부 나선형 하우징 및/또는 내부 하우징 삽입물이 적어도 5%의 파괴 연신율을 가진 재료로 형성된다.The problem is solved by a turbomachine with a compressor wheel radially perfused according to claim 1. According to the invention at least the outer helical housing and / or the inner housing insert are formed of a material having a breaking elongation of at least 5%.

본 발명의 양태에서, 터보 기계의 고정자측 또는 고정된 또는 회전하지 않는 부품들, 즉 적어도 외부 나선형 하우징 및/또는 내부 하우징 삽입물이 적어도 5%의 파괴 연신율을 가진 재료로 제조된다. 상기 파괴 연신율은 인장 시험에서 검출 가능한 재료의 강도 특성값이다. 파괴 연신율은 %로 표시되고, 재료 시편의 파괴까지, 초기 측정 길이에 대한 임의의 길이 변동이다.In an aspect of the invention, the stator side or fixed or non-rotating parts of the turbo machine, ie at least the outer helical housing and / or the inner housing insert, are made of a material having a break elongation of at least 5%. The breaking elongation is a strength characteristic value of a material detectable in a tensile test. Fracture elongation is expressed in% and is any length variation with respect to the initial measurement length, up to the failure of the material specimen.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 하우징 삽입물을 나선형 하우징에 고정시키는 제2 고정부는 압축기 휠의 최대 운동 에너지의 적어도 0.2% 및 상기 하우징 삽입물에 의해 흡수되는 변형 에너지의 적어도 1.0%를 흡수할 수 있도록 형성된다. 이를 위해, 제2 고정부가 적어도 10%의 파괴 연신율을 가진 하나 이상의 팽창 나사로 형성될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 각각의 팽창 나사에 에너지 흡수를 높이기 위한 팽창 슬리브가 설치될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the second fixture for securing the housing insert to the helical housing is adapted to absorb at least 0.2% of the maximum kinetic energy of the compressor wheel and at least 1.0% of the strain energy absorbed by the housing insert. Is formed. To this end, the second fixing part may be formed of one or more expansion screws having a breaking elongation of at least 10%. As an alternative or in addition, an expansion sleeve can be installed on each expansion screw to increase energy absorption.

본 발명의 바람직한 개선예는 종속 청구항 및 이하의 설명에 나타난다. 본 발명의 실시예가 도면에 도시되어 있지만, 이것으로 본 발명이 제한되는 것은 아니다. Preferred refinements of the invention appear from the dependent claims and the description below. Although embodiments of the present invention are shown in the drawings, the present invention is not limited thereto.

이하, 첨부한 도 1을 참고로 하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figure 1 will be described in detail the present invention.

도 1은 중간 종방향 부분에서 베어링 하우징(1)내에 지지된 샤프트(2)를 가진 반경 방향 압축기 형태의 본 발명에 따른 터보 기계의 부분 종단면도이다. 상기 샤프트는 베어링 위로 돌출한 그 단부에 여기에 도시되지 않은 터빈 휠 및 도 1에 개략적으로 도시된, 반경 방향으로 관류되는 압축기 휠(3)을 갖는다.1 is a partial longitudinal sectional view of a turbomachine according to the invention in the form of a radial compressor with a shaft 2 supported in a bearing housing 1 in an intermediate longitudinal part. The shaft has a turbine wheel (not shown here) and a radially flowing compressor wheel (3), schematically shown in FIG. 1, at its end projecting over the bearing.

도시된 압축기 휠(3)은 터빈 휠에 의해 구동되는 샤프트(2)상에 회전 연결 방식으로 수용된 허브(4)를 갖는다. 상기 허브의 둘레면에 반경 방향으로 돌출한 블레이드(5)가 배치된다. 허브(4)의 외부 윤곽(6)은 압축기 하우징(8)의 내부 윤곽(7)과 함께 축방향(A)으로부터 반경 방향(B)으로 방향 전환되는, 외부로 좁아지는 유동 채널(9)을 제한한다. 상기 유동 채널(9)의 횡단면은 블레이드(5)의 구성에 상응한다. 압축기 하우징(8)은 제1의, 강성 고정부(18)에 의해 베어링 하우징(1)에 고정된다. 허브(4) 및 블레이드(5)의 직경은 유동 입구로부터 유동 출구로 증가하므로, 압축기 휠(3)의 중심 단면에 대해 비대칭인 종방향 단면 및 그에 따라 압축기 휠(3)의 길이에 걸쳐 증가하는 질량 분포가 나타난다.The compressor wheel 3 shown has a hub 4 received in a rotational connection on a shaft 2 driven by a turbine wheel. On the circumferential surface of the hub a blade 5 protruding radially is arranged. The outer contour 6 of the hub 4 together with the inner contour 7 of the compressor housing 8 defines an outwardly narrowing flow channel 9, which is redirected from the axial direction A to the radial direction B. Restrict. The cross section of the flow channel 9 corresponds to the configuration of the blade 5. The compressor housing 8 is fixed to the bearing housing 1 by a first, rigid fixing part 18. The diameters of the hub 4 and the blade 5 increase from the flow inlet to the flow outlet, thus increasing over the longitudinal cross section asymmetrical with respect to the central cross section of the compressor wheel 3 and thus the length of the compressor wheel 3. The mass distribution is shown.

압축기 하우징(8)은 강성 고정부(18)에 의해 베어링 하우징(1)에 고정된 외부 나선형 하우징(10) 및 내부 하우징 삽입물(12)로 형성된다. 나선형 하우징(10)은 반경 방향(B)을 향해 외부로 방향 전환된 유동 채널(9)의 채널 부분(11)을 포함한다.The compressor housing 8 is formed of an outer helical housing 10 and an inner housing insert 12 secured to the bearing housing 1 by a rigid fixing portion 18. The helical housing 10 comprises a channel portion 11 of the flow channel 9 which is turned outwards in the radial direction B. FIG.

상기 내부 하우징 삽입물(12)은 외부 나선형 하우징(10)과 압축기 휠(3) 사이에 반경 방향(B)으로 위치 결정된다. 하우징 삽입물(12)의 내부 윤곽(13)은 압 축기 휠(3)의 허브(4)의 외부 윤곽과 함께 축방향(A)으로 연장하는 유동 채널(9)의 채널 부분(14)을 형성한다.The inner housing insert 12 is positioned radially B between the outer helical housing 10 and the compressor wheel 3. The inner contour 13 of the housing insert 12 forms the channel portion 14 of the flow channel 9 extending in the axial direction A with the outer contour of the hub 4 of the compressor wheel 3. .

압축기 하우징(8)은 외부 나선형 하우징(10)을 통해 이음매(22)를 형성하면서 베어링 하우징(1)에 장착된다. 보다 구체적으로 설명하면, 방향 전환된 채널 부분(11)을 포함하는 외부 나선형 하우징(10)이 베어링 하우징(1)에 대한 압축기 하우징(8)의 강성 고정부(18)를 따라 반경 방향(B)을 향해 내부로 당겨져서, 상기 강성 고정부(18)가 반경 방향(B)으로 나선형 하우징(10)과 베어링 하우징(1) 사이의 이음매(22) 보다 더 외측에 배치되도록 상기 장착이 이루어진다. 이음매(22)의 이러한 구성 또는 배치는 베어링 하우징(1)에 대한 압축기 하우징(8)의 강성 고정부(18)가 유동 채널(19)내에 쐐기 형태로 박힌 파편에 의해 하중을 받지 않는 것을 보장하기 때문에, 압축기 하우징(8)이 깨지는 것이 방지될 수 있다. 이음매(22)와 샤프트(2) 사이의 간격은 바람직하게는 나선형 하우징(10)내의 방향 전환된 채널 부분(11)의 최대 횡단면(24)의 중심점(23)과 샤프트(2) 사이의 간격보다 작다.The compressor housing 8 is mounted to the bearing housing 1, forming a seam 22 through the outer helical housing 10. More specifically, the outer helical housing 10 comprising the redirected channel portion 11 is radially B along the rigid fixing portion 18 of the compressor housing 8 with respect to the bearing housing 1. The mounting is effected such that the rigid fixing portion 18 is arranged further outwardly than the joint 22 between the helical housing 10 and the bearing housing 1 in the radial direction B. This configuration or arrangement of the seam 22 ensures that the rigid fixture 18 of the compressor housing 8 with respect to the bearing housing 1 is not loaded by debris that is wedge-shaped in the flow channel 19. As a result, the compressor housing 8 can be prevented from being broken. The spacing between the seam 22 and the shaft 2 is preferably greater than the spacing between the shaft 2 and the center point 23 of the largest cross section 24 of the redirected channel portion 11 in the helical housing 10. small.

나선형 하우징(10)은 내부 하우징 삽입물(12)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 내부 실린더(15)로 구현되며, 상기 실린더에는 공동부(16)를 형성하기 위한 하우징 삽입물(12)이 제2 고정부(17)에 의해 장착된다. 고정부(17)는 축방향(A)으로 가요성을 가지며, 베어링 하우징(1)에 대한 나선형 하우징(10)의 고정부(18)보다 훨씬 낮은 파손 안전성을 갖도록 구현된다. 베어링 하우징(1)에 대한 압축기 하우징(8) 또는 나선형 하우징(10)의 강성 고정부(18)는 베어링 하우징(1)에 대한 나선형 하우징(10)의 고정 플랜지 연결에 의해 구현된다. 외부 나선형 하우징(10)에 대한 내부 하우징 삽입물(12)의 가요성 고정부(17)는 축방향(A)으로 팽창 나사 고정부에 의해 나선형 하우징(10)의 내부 실린더(15)로 구현된다.The helical housing 10 is embodied by an inner cylinder 15 at least partially surrounding the inner housing insert 12, in which a housing insert 12 for forming a cavity 16 is provided with a second fixing portion ( 17). The fixing part 17 is flexible in the axial direction A and is implemented to have a much lower breakage safety than the fixing part 18 of the helical housing 10 with respect to the bearing housing 1. The rigid fixing portion 18 of the compressor housing 8 or the helical housing 10 with respect to the bearing housing 1 is realized by a fixed flange connection of the helical housing 10 with the bearing housing 1. The flexible fastening 17 of the inner housing insert 12 to the outer helical housing 10 is embodied by the inner cylinder 15 of the helical housing 10 by means of expansion screw fastenings in the axial direction A.

강성 고정부(18)과 상호 작용하는 베어링 하우징(1)의 벽(19)은 반경 방향(B)으로 갭(21)을 형성하면서 압축기 휠(3)의 허브(4)의 외부 윤곽(6)의 외부 피크(20)위까지 아래로 당겨져 배치된다. 나선형 하우징(10)은 압축기 휠(3)의 방향으로 내부를 향해 점점 작아지는 유동 채널(9)의 직경으로 구현된다.The wall 19 of the bearing housing 1 interacting with the rigid fastening 18 forms the gap 21 in the radial direction B while the outer contour 6 of the hub 4 of the compressor wheel 3 is formed. Is pulled down over the outer peak 20 of the The helical housing 10 is embodied in the diameter of the flow channel 9 which becomes smaller toward the inside in the direction of the compressor wheel 3.

상기 터보 기계의 격납 안전성을 개선하기 위해, 본 발명의 양태에서는 적어도 외부 나선형 하우징(10) 및/또는 내부 하우징 삽입물(12), 즉 회전되지 않거나 또는 고정된 터보 기계 부품이 적어도 5%의 파괴 연신율을 가진 재료로 형성된다. 바람직하게는 외부 나선형 하우징(10) 및 내부 하우징 삽입물(12)이 적어도 5%의 파괴 연신율을 가진 재료로 형성된다. 본 발명은 터보 기계의 비회전 부품에 적어도 5%의 파괴 연신율을 가진 재료를 사용하면 터보 기계의 격납 안전성이 개선될 수 있다는 사실을 기초로 한다.In order to improve the containment safety of the turbomachine, in this aspect of the invention at least the outer helical housing 10 and / or the inner housing insert 12, i.e. the unrotated or fixed turbomachinery component has at least 5% elongation at break. It is formed of a material with Preferably the outer helical housing 10 and the inner housing insert 12 are formed of a material having a break elongation of at least 5%. The present invention is based on the fact that the use of a material having a break elongation of at least 5% in non-rotating parts of a turbomachine can improve the containment safety of the turbomachine.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 나선형 하우징(10)에 내부 하우징 삽입물(12)을 고정시키는 고정부(17)는 압축기 휠(3)의 최대 운동 에너지의 적어도 0.2% 및 내부 하우징 삽입물(12)에 의해 흡수된 변형 에너지의 적어도 1.0%를 흡수할 수 있도록 형성된다. 이로 인해, 전체 에너지 흡수 과정 동안 고정부(17)의 고장이 회피된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the fixing part 17 for fixing the inner housing insert 12 to the helical housing 10 comprises at least 0.2% of the maximum kinetic energy of the compressor wheel 3 and the inner housing insert 12. It is formed to absorb at least 1.0% of the strain energy absorbed by the. This avoids failure of the fixing part 17 during the entire energy absorption process.

전술한 바와 같이, 고정부(17)는 팽창 나사 고정부로서 구현된다. 따라서, 고정부(17)는 하나 이상의 팽창 나사를 포함한다. 상기 팽창 나사들 또는 각각의 팽창 나사는 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 13%의 파괴 연신율을 가진 재료로 형성된다.As mentioned above, the fixing part 17 is implemented as an expansion screw fixing part. Thus, the fixing part 17 comprises one or more expansion screws. The expansion screws or each expansion screw are formed of a material having a breaking elongation of at least 10%, preferably at least 13%.

마찬가지로, 본 발명의 양태에서 고정부(17)의 상기 팽창 나사들 또는 각각의 팽창 나사에는 도 1에 도시되지 않은 팽창 슬리브가 배치된다. 상기 팽창 슬리브에 의해, 고정부(17)가 많은 양의 에너지를 흡수할 수 있게 된다. 팽창 슬리브는 바람직하게는 적어도 10%, 특히 적어도 13%의 파괴 연신율을 가진 재료로 형성된다.Likewise, in the aspect of the invention the expansion screws or respective expansion screws of the fixing part 17 are arranged with an expansion sleeve not shown in FIG. 1. By means of the expansion sleeve, the fixing portion 17 is able to absorb a large amount of energy. The inflation sleeve is preferably formed of a material having a breaking elongation of at least 10%, in particular at least 13%.

팽창 슬리브에 대한 적합한 재료 선택과 더불어, 팽창 슬리브가 충분한 양의 운동 에너지를 흡수할 수 있도록 상기 팽창 슬리브를 구조적으로 형성하는 것이 가능하다. 또한, 팽창 나사의 팽창 샤프트의 변형량을 확대시킴으로써, 고정부(17)에 의해 흡수 가능한 에너지 양을 높이는 것도 가능하다.In addition to selecting a suitable material for the expansion sleeve, it is possible to structurally form the expansion sleeve so that the expansion sleeve can absorb a sufficient amount of kinetic energy. In addition, by increasing the amount of deformation of the expansion shaft of the expansion screw, it is also possible to increase the amount of energy absorbed by the fixing portion 17.

본 발명에 따르면, 유럽 특허 공개 제EP 1 233 190 A1에 공지된 터보 기계의 격납 안전성이 현저히 개선될 수 있다. 나선형 하우징 외부에서 파열 방지 조치도 생략될 수 있다. 하우징 부품의 벽 두께가 더욱 감소될 수 있고 그에 따라 터보 기계의 중량 및 비용 절감이 가능하다.According to the invention, the containment safety of the turbomachine known from EP 1 233 190 A1 can be significantly improved. Burst protection measures can also be omitted outside the helical housing. The wall thickness of the housing parts can be further reduced, thereby saving the weight and cost of the turbomachine.

Claims (10)

반경 방향으로 관류되는 압축기 휠(3)을 구비하고, 상기 압축기 휠(3)은 베어링 하우징(1) 내에 지지된 샤프트(2)상에 수용되며 웜형 유동 채널(9)을 가진 압축기 하우징(8)내에 배치되고, 상기 압축기 휠(3)의 허브(4)의 외부 윤곽(6)과 상기 압축기 하우징(8)의 내부 윤곽(7)은 축방향으로부터 반경 방향으로 방향 전환되는 상기 유동 채널을 형성하고, 상기 압축기 하우징(8)은 외부 나선형 하우징(10)과 내부 하우징 삽입물(12)로 형성되고, 상기 외부 나선형 하우징(10)은 반경 방향 외부로 방향 전환된 상기 유동 채널(9)의 채널 부분(11)을 포함하며 제1 고정부(18)에 의해 상기 베어링 하우징(1)에 고정되고, 상기 내부 하우징 삽입물(12), 즉 그 내부 윤곽(13)은 상기 압축기 휠(3)의 상기 허브(4)의 상기 외부 윤곽과 함께 축방향으로 연장된 상기 유동 채널(9)의 채널 부분(14)을 형성하며, 상기 나선형 하우징(10)과 상기 압축기 휠(10) 사이에 배치되고 제2 고정부(17)에 의해 상기 나선형 하우징(10)에 고정되는 터보 기계에 있어서,Compressor wheels 3 radially flow through, which are accommodated on a shaft 2 supported in a bearing housing 1 and have a compressor flow channel 9 with a worm flow channel 9. Disposed within, the outer contour 6 of the hub 4 of the compressor wheel 3 and the inner contour 7 of the compressor housing 8 form the flow channel which is diverted from axial to radial; The compressor housing 8 is formed of an outer helical housing 10 and an inner housing insert 12, wherein the outer helical housing 10 is a channel portion of the flow channel 9 which is turned radially outward ( 11 and fixed to the bearing housing 1 by a first fixing part 18, the inner housing insert 12, ie its inner contour 13, being connected to the hub of the compressor wheel 3. Channel part of the flow channel 9 extending axially with the outer contour of 4) Forming (14), and is disposed between the spiral housing 10 and the compressor wheel 10 by the second fixing portion 17 in the turbomachine are fixed to the spiral housing (10), 상기 외부 나선형 하우징(10) 및 내부 하우징 삽입물(12) 중 하나 이상이 적어도 5% 이상의 파괴 연신율을 가진 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 기계. At least one of the outer spiral housing (10) and the inner housing insert (12) is formed from a material having a breaking elongation of at least 5%. 제1항에 있어서, 상기 외부 나선형 하우징(10) 및 내부 하우징 삽입물(12)은 모두 5% 이상의 파괴 연신율을 가진 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 기 계.2. The turbomachine as claimed in claim 1, wherein the outer spiral housing (10) and the inner housing insert (12) are both formed of a material having a breaking elongation of at least 5%. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징 삽입물(12)을 상기 나선형 하우징(10)에 고정시키는 상기 제2 고정부(17)는 상기 압축기 휠(3)의 최대 운동 에너지의 0.2% 이상 및 상기 하우징 삽입물(12)에 의해 흡수된 변형 에너지의 1.0% 이상을 흡수할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 기계.The method of claim 1 or 2, wherein the second fixing part 17 which fixes the housing insert 12 to the helical housing 10 is at least 0.2% of the maximum kinetic energy of the compressor wheel 3 and Turbo machine, characterized in that it is capable of absorbing at least 1.0% of the strain energy absorbed by the housing insert (12). 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징 삽입물(12)을 상기 나선형 하우징(10)에 고정시키는 상기 제2 고정부(17)는 10% 이상의 파괴 연신율을 가진 하나 이상의 팽창 나사로 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 기계.4. The second fixing part 17 according to any one of claims 1 to 3, wherein the second fixing part 17 which fixes the housing insert 12 to the helical housing 10 is one or more expansion screws with a breaking elongation of 10% or more. Turbo machine, characterized in that it is formed. 제4항에 있어서, 상기 팽창 나사들 또는 각각의 팽창 나사의 파괴 연신율은 13% 이상인 것을 특징으로 하는 터보 기계.5. The turbomachine of claim 4, wherein the elongation at break of the expansion screws or each expansion screw is at least 13%. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징 삽입물(12)을 상기 나선형 하우징(10)에 고정시키는 상기 제2 고정부(17)는 하나 이상의 팽창 나사로 형성되고, 각각의 팽창 나사에는 에너지 흡수를 높이기 위한 팽창 슬리브가 설치되는 것을 특징으로 하는 터보 기계. The second fixing part 17 according to any one of claims 1 to 5, wherein the second fixing part 17 which fixes the housing insert 12 to the helical housing 10 is formed of one or more expansion screws, and each expansion screw Turbo machine, characterized in that the expansion sleeve is installed to increase the energy absorption. 제6항에 있어서, 상기 팽창 슬리브들 또는 각각의 팽창 슬리브는 10% 이상의 파괴 연신율을 가진 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 기계. The turbomachine of claim 6, wherein the expansion sleeves or each expansion sleeve are formed of a material having a break elongation of 10% or more. 제7항에 있어서, 상기 팽창 슬리브들 또는 각각의 팽창 슬리브의 파괴 연신율은 13% 이상인 것을 특징으로 하는 터보 기계.8. The turbomachine of claim 7, wherein the elongation at break of the expansion sleeves or each expansion sleeve is at least 13%. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나선형 하우징(10)은 상기 하우징 삽입물(12)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 내부 실린더(15)로 구현되고, 상기 내부 실린더에는 공동부를 형성하기 위한 상기 하우징 삽입물(12)이 상기 제2 고정부(17)에 의해 장착되는 것을 특징으로 하는 터보 기계.9. The helical housing (10) according to any one of the preceding claims, wherein the helical housing (10) is embodied as an inner cylinder (15) at least partially surrounding the housing insert (12), wherein the inner cylinder forms a cavity. Turbo housing, characterized in that the housing insert (12) is mounted by the second fixing part (17). 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 고정부(17)는 축방향으로 가요성을 가지며 상기 제1 고정부(18)보다 낮은 파괴 안전성을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 기계.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the second fixing part (17) is formed to be flexible in the axial direction and to have a lower breaking stability than the first fixing part (18). Turbo machine.
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